II. Tính chống kích nổ:

A. Hiện tượng cháy bình thường và cháy kích nổ:

1. Hiện tượng cháy bình thường: .

•         Giai đoạn chuẩn bị cháy: hỗn hợp khí đưa vào xylanh, gặp nhiệt độ áp suất cao, nhiên liệu bị ôxy hóa sơ bộ.

•         Khi píttông lên đến gần điểm chết trên, bugi sẽ đánh lửa, những nhiên liệu ở gần đó sẽ cháy trước, một số nhiệt lượng tỏa ra. Nhiệt độ và áp suất tăng, những phần nhiên liệu gần đó cháy theo, cứ thế cháy lan khắp buồng đốt như một mặt cầu trong một thời gian rất ngắn, khoảng 0,002 - 0,01 giây, tốc độ cháy của nhiên liệu là 15 - 30 m/s, áp suất tăng đều từ 40 - 50 atm, nhiệt độ buồng cháy cũng tăng dần từ 800 – 18000C.

2. Cháy kích nổ:

•         Giai đoạn cuối của quá hình cháy thì nhiệt độ và áp suất đều tăng cao, một hay nhiều bộ phận hỗn hợp khí ở xa bugi chưa được đốt cháy phải chịu một nhiệt độ và áp lực rất cao, phần nhiên liệu đã được đốt cháy tỏa nhiệt thường sinh ra peoxit. Nếu lượng peoxit này sinh ra quá đặc, vượt quá độ đặc nhất định, thì  không chờ màng lửa lan tới mà tự phân giải mãnh liệt, tự bùng cháy với tốc độ rất lớn từ 1500 - 2500 m/s, áp suất có thể lên tới 160 atm phát sinh sóng xung kích rất mạnh và đập đột ngột lên thành xylanh, đỉnh píttông,... gây ra tiếng gõ kim loại.

B. Nhân tố làm ảnh hưởng đến tính chống kích nổ:

1. Thành phần hóa học:

•         Cacbua parafin: phân tử lượng càng cao, tính chống kích nổ càng giảm.

•         Cacbua napten: số cácbon của mạch thẳng trên vòng napten tăng, thì tính chống kích nổ kém, mạch rẽ trên nhánh tăng thì chỉ số ốctan tăng.

•         Cacbua thơm: nói chung có tính chống kích nổ cao, nhưng khi mạch thẳng trên vòng thơm dài ra thì có giảm đi một ít.

•         Cacbua ôlêfin: cacbua ôlêfin chính dạng và cacbua có một gốc metyl trên mạch chính có tính chống kích nổ cao hơn nhóm cacbua parafin tương ứng. Gốc metyl trên mạch tăng, tính chống kích nổ sẽ giảm, khi mạch kép ở gần trung tâm phân tử thì chỉ số ốctan của ôlêfin sẽ tăng.

•         Cacbua thơm có tính chống kích nổ cao hơn nhất, tiếp đến là cacbua napten và cacbua parafin.

2. Các nhân tố sử dụng:

•         Góc đánh lửa sớm:

 - Nếu góc đánh lửa sớm quá nhỏ, sẽ làm cho áp suất và nhiệt độ của hơi xả ra và của cả hệ thống xả bị tăng lên, nên công suất động cơ giảm, mức tiêu hao xăng tăng.

 - Nếu góc đánh lửa sớm quá lớn, công suất động cơ cũng giảm, nhiệt độ của khí đốt hỗn hợp tăng, khả năng kích nổ tăng.  Cho nên, tốc độ cháy càng nhanh thì góc đánh lửa sớm phải càng nhỏ.

•         Áp suất và nhiệt độ trong xylanh:

   Áp suất trong động cơ tăng (tỷ số nén tăng) thì tạo điều kiện cho sự ôxy hóa càng mạnh (nhiệt độ tăng), dễ sinh ra cháy kích nổ.

•         Cặn than trong buồng đốt:

-  Cặn than sinh ra khi nhiên liệu cháy không hết bám vào đỉnh píttông, thành buồng đốt làm tăng tỷ số nén, mài mòn máy, làm hệ số truyền nhiệt của động cơ giảm, gây quá nhiệt cục bộ, dễ gây nguồn lửa làm kích thích phản ứng cháy kích nổ.

-  Nhiệt độ nước làm mát máy quá cao cũng làm cho khả năng gây cháy kích nổ.

3. Nhân tố cấu tạo máy:

•         Tỷ số nén là nhân tố chính ảnh hưởng đến tính chống kích nổ của nhiên liệu. Tăng tỷ số nén sẽ tăng được công suất, giảm mức tiêu thụ xăng, nhưng nhiên liệu phải có chỉ số ốctan cao tương ứng, mà chỉ số ốctan của xăng chỉ tăng đến mức nhất định vì giá thành cao. Do đó, tỷ số nén của động cơ xăng cũng chỉ cao đến mức nào đó, thông thường tỷ số nén không lớn hơn 12.

•         Hình dáng và vật liệu cấu tạo máy: có liên quan chặt chẽ với tốc độ làm nguội máy. Vật liệu làm xylanh và píttông có tính dẫn nhiệt tốt, khí hỗn hợp cũng sẽ được làm nguội dễ dàng hơn.

•         Đường kính xylanh, píttông có kích thước lớn thì tính chống kích nổ có thể tăng.

•         Vị trí và số lượng bugi đánh lửa cũng ảnh hưởng đến tính chống kích nổ.

C. Phương pháp đánh giá tính chống kích nổ:

•         Dùng nhiên liệu thí nghiệm để so sánh với nhiên liệu chuẩn. Sự so sánh này được đánh giá bằng chỉ số ốctan.

* Chỉ số ốctan:

•         Chỉ số ốctan là con số biểu thị tính chống kích nổ của nhiên liệu so với nhiên liệu tiêu chuẩn.

•         Cách tiến hành thí nghiệm: đem nhiên liệu định thí nghiệm cho vào máy phát động chuyên dùng để so sánh trình độ chống kích nổ của nó so với nhiên liệu tiêu chuẩn, xem khả năng gây kích nổ của nó bằng bao nhiêu phần trăm nhiên liệu tiêu chuẩn.

•         Nhiên liệu tiêu chuẩn là hỗn hộp gồm:

- Izo-octan (C8H18 còn gọi là 2,2,4 trimetyl pentan) có tính chống kích nổ rất tốt, nên người ta quy ước là 100.

-          n.heptan (C7H16) có tính chống kích nổ kém nhất, nên qui ước là 0.

-          Chẳng hạn: quá trình điều chỉnh chất izo-octan chiếm 90% và chất n.heptan chiếm 10%, ta nói chỉ số ốctan của nhiên liệu thí nghiệm là 90.

-          Muốn nâng cao hiệu suất của động cơ, có một biện pháp quan trọng là người ta tăng tỷ số nén.

-          Muốn chế tạo xe có tỷ số nén cao phải tăng chỉ số ốctan để bảo đảm tính chống kích nổ của xăng.

-          Trước đây, hầu hết xăng ôtô thường có pha nước chì. Thông thường, pha khoảng 0,5 – 1,5 cc/kg xăng, pha nhiều sẽ không nâng cao chỉ số ốctan mà còn sinh ra muội than làm bẩn máy.

-          Khi sử dụng xăng phải căn cứ vào hướng dẫn kỹ thuật của từng loại xe. Nếu xe có tỷ số nén cao, chọn xăng có chỉ số ốctan thấp sẽ sinh ra kích nổ. Ngược lại, tỷ số nén thấp mà chọn xăng có chỉ số ốctan cao sẽ gây lãng phí vì xăng có chỉ số ốctan cao thì giá thành cao hơn.

Thông thường theo qui định sau:

•         Động cơ có e = 4 - 5,6 dùng xăng có chỉ số ốctan 56-66

•         Động cơ có e = 5 - 6,3 dùng xăng có chỉ số ốctan 66-70

•         Động cơ có e = 6,3 - 8 dùng xăng có chỉ số ốctan 72-83

•         Động cơ có e > 8  dùng xăng có chỉ số ốctan 83-100